Allenamento fisico personalizzato negli adolescenti con diabete di tipo 2 per la prevenzione precoce della disfunzione delle cellule beta (PT4DEEP)

Il diabete mellito (DM) è una malattia metabolica caratterizzata da iperglicemia dovuta alla secrezione di insulina o da insufficienza della funzione insulinica. Nel diabete di tipo 2 (T2DM), il tipo più comune di DM, un indice di massa corporea elevato, una dieta non sana, una ridotta attività fisica, un ambiente intrauterino sfavorevole e una predisposizione genetica avversa sono tra i fattori di rischio. Negli ultimi 20 anni, la prevalenza del T2DM tra gli adolescenti è aumentata di parecchie volte nel mondo.

Rispetto agli adulti con T2DM che sviluppano complicanze secondarie in età avanzata nonostante siano insulino-resistenti da anni, gli adolescenti sviluppano T2DM clinico e complicanze in modo più rapido e aggressivo. Gli adolescenti con T2DM hanno risultati terapeutici molto scarsi e un rapido declino del loro controllo glicemico con gli attuali protocolli di trattamento. L'insorgenza precoce del T2DM e l'esposizione prolungata a queste anomalie metaboliche amplificano le complicanze micro e macrovascolari a lungo termine di questi bambini. Inoltre, secondo l'atlante T2DM dell'International Diabetes Federation, il T2DM raggiungerà un livello epidemico nella proiezione del 2045 negli adolescenti e nei giovani. Pertanto, la prevenzione dello sviluppo del T2DM, il rallentamento della progressione della malattia, l'interruzione e il trattamento acquistano grande importanza.

I principali fattori metabolici nello sviluppo del T2DM negli adolescenti includono IR nel fegato, nei muscoli, nel tessuto adiposo e l'eventuale insufficienza delle cellule beta. Tuttavia, i meccanismi molecolari dettagliati relativi al processo patologico non sono ancora chiari. Lo stress ossidativo, che si esprime come rottura dell'equilibrio ossidativo, attacca le cellule sane del corpo e provoca il deterioramento delle loro funzioni e strutture. È stato riportato che lo stress ossidativo gioca un ruolo importante sia nella patogenesi del T2DM che nello sviluppo delle complicanze correlate alla malattia. Anche un altro fattore importante per lo sviluppo del T2DM è l'IR. L'IR è più pronunciato dall'obesità e da uno stile di vita sedentario. A differenza delle loro controparti adulte, i bambini tendono a produrre una quantità eccessiva di insulina in risposta all'IR. Gli studi hanno dimostrato che l'IR periferico svolge un ruolo significativo nell'iniziazione del DM di tipo 2. Considerando il ruolo dello stress ossidativo e dell'IR nella patogenesi del T2DM e il suo effetto sullo sviluppo delle complicanze correlate alla malattia, si ritiene che l'esercizio fisico possa essere utile nella prevenzione e/o nel trattamento del T2DM. Pertanto, è molto importante definire i meccanismi di adattamento che spiegano il potenziale preventivo e terapeutico dello stress ossidativo dell'allenamento fisico.

I processi epigenetici sono stati associati alla predisposizione e alla progressione al T2DM in risposta a vari fattori dello stile di vita o esposizioni ambientali, tra cui malnutrizione, obesità, inattività fisica, stress e tossine. Prove crescenti indicano che i cambiamenti dinamici nell'epigenoma possono verificarsi durante la vita di un individuo e che questi cambiamenti possono influenzare la salute metabolica. I meccanismi molecolari che regolano gli effetti protettivi dell'esercizio nel T2DM non sono ancora del tutto chiari. Diversi studi recenti hanno dimostrato che ci sono modifiche epigenetiche con l'esercizio. Sebbene esistano studi in vitro che indagano gli effetti protettivi di diversi protocolli di esercizio a livello molecolare, nessuno studio sull'uomo mostra le loro modificazioni epigenetiche.

L'esercizio fisico è una componente chiave nella prevenzione e nel trattamento di varie malattie croniche come il T2DM. Gli adattamenti e gli effetti che si verificano con l'esercizio fisico differiscono a seconda dei protocolli di esercizio. La maggior parte degli interventi di esercizio nel T2DM basano i loro risultati sull'HbA1c. Poiché gli effetti molecolari ed epigenetici dell'allenamento fisico sulla funzione delle cellule beta non sono stati completamente rivelati, l'importanza e l'effetto dell'allenamento fisico non sono stati completamente compresi.

Considerando il ruolo dello stress ossidativo e dell'infiammazione, i cambiamenti epigenetici nella patogenesi del T2DM e lo sviluppo di complicanze correlate alla malattia, l'esercizio fisico sarà efficace nella prevenzione e/o nel trattamento del T2DM nei giovani. Per questo motivo, con questo progetto, verrà determinato il protocollo di esercizio ottimale per migliorare la disfunzione delle cellule β, che assicurerà la formazione e la protezione dell'equilibrio ossidativo e ridurrà l'IR.

La medicina personalizzata mira a prevedere la risposta terapeutica secondo un profilo personale che include dati clinici, fisiologici e genetici. Quindi, con questo progetto, lo sviluppo di pannelli di marcatori epigenetici che prediranno la risposta di un individuo a un particolare protocollo di allenamento fisico contribuirà a rivelare la memoria epigenetica personalizzata. Una migliore conoscenza di queste connessioni consentirà lo sviluppo di regimi di allenamento personalizzati che consentiranno a una persona di raggiungere i propri obiettivi di allenamento con la massima efficienza. Anche questo progetto mira a stabilire una piattaforma di intelligenza artificiale che riunisca i dati della ricerca clinica sugli effetti di diversi protocolli di allenamento all'esercizio con lo scopo di identificare i predittori. Tutti i risultati saranno combinati in un'unica piattaforma di dati per sviluppare modelli predittivi per la risposta al trattamento. Questa piattaforma di dati aiuta a sviluppare un sistema di supporto decisionale per l'allenamento fisico personalizzato negli adolescenti con T2DM.

I pazienti inclusi nello studio saranno divisi in sei gruppi; gruppo di controllo (20 adolescenti), gruppo di allenamento aerobico continuo moderato (20 adolescenti), gruppo di allenamento ad intervalli ad alta intensità (20 adolescenti), gruppo di allenamento con esercizi di resistenza (20 adolescenti), combinazione di allenamento aerobico continuo moderato con gruppo di allenamento con esercizi di resistenza (20) e combinazione di allenamento ad intervalli ad alta intensità con allenamento con esercizi di resistenza (20 adolescenti). All'inizio dello studio verranno registrate le caratteristiche demografiche e fisiche dei pazienti, e valutazioni antropometriche e di laboratorio, test di funzionalità respiratoria, misurazione della forza e della resistenza dei muscoli respiratori, misurazione della forza dei muscoli periferici, valutazione della capacità funzionale e aerobica, misurazione dei livelli di attività fisica e del consumo energetico, valutazione della qualità della vita, analisi epigenetica, valutazione della funzione delle cellule beta e della struttura biochimica dell'insulina.

Tutti i pazienti riceveranno allenamento fisico 3 giorni a settimana per 16 settimane. Tutte le misurazioni e le valutazioni saranno effettuate prima di iniziare l'allenamento fisico e dopo 16 settimane di allenamento fisico.

A seguito dei dati ottenuti, si cercherà di presentare oggettivamente quale tipo di intervento di esercizio, a quali dosi e frequenze, sarà più efficace per i pazienti con T2DM, con il suo effetto sui fattori epigenetici. Inoltre, la determinazione di un metodo di trattamento non farmacologico ottimale per una malattia definita come un'epidemia nella proiezione del 2045 contribuirà alla prevenzione della mortalità e della morbilità e alla riduzione della spesa sanitaria.